Luminiscencia eficiente de infrarrojo cercano activada por presión en nanocúmulos de oro de precisión atómica

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• El logro de una luminiscencia eficiente en el infrarrojo cercano (NIR) en nanocúmulos de oro atómicamente precisos se ve obstaculizado por la libertad vibratoria del núcleo de oro.
• Los métodos existentes luchan por superar las limitaciones intrínsecas en el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia (PLQY) para los nanocúmulos de oro en estado sólido.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el comportamiento de piezoluminiscencia de dos nanocúmulos de oro sintetizados, [Au11](PPh3) 8Cl2]Cl (Au11-1) y Au11(PPh3) 7Cl3 (Au11-2), bajo presión hidrostática.
• Para aclarar las relaciones estructura-propiedad que rigen la mejora de la luminiscencia NIR en nanocúmulos de oro bajo presión.

Principales métodos:

• Síntesis de dos nanocúmulos de oro distintos, el Au11-1 y el Au11-2.
• Investigación sistemática de la piezoluminiscencia NIR bajo presión hidrostática.
• Difracción de rayos X dispersiva de ángulo de alta presión in situ, cálculos teóricos, absorción transitorio de femtosegundo y espectroscopia de Raman.

Principales resultados:

• Au11-1 demostró un aumento notable en NIR-PLQY del 0,3% al 75,6% a 3,6 GPa, el más alto reportado para los nanocúmulos de oro en estado sólido.
• Au11-2 exhibió una extinción de luminiscencia monótona bajo compresión.
• Se observaron distintas compresiones anisotrópicas y distorsiones estructurales diferenciales del núcleo dorado en Au11-1 y Au11-2, correlacionadas con cambios de luminiscencia.

Conclusiones:

• La distorsión estructural direccional inducida por la presión en Au11-1 suprime las pérdidas no radiativas de las vibraciones de baja frecuencia, lo que lleva a una mejora significativa de la piezoluminiscencia NIR.
• El estudio establece una clara correlación entre NIR-PLQY y la relajación de la vibración del núcleo metálico a escala atómica.
• Proporciona una nueva estrategia para el diseño de materiales luminiscentes NIR de alto rendimiento a través de la distorsión estructural controlada.